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探索體外巨噬細胞極化培養(yǎng):細胞因子的力量

2024-5-28  閱讀(412)

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探索體外巨噬細胞極化培養(yǎng):細胞因子的力量

01

前言

巨噬細胞(Macrophage)是從血液中的單核細胞分化而來的一種大型吞噬細胞。它們存在于幾乎所有組織中,特別是在那些與外界接觸頻繁的組織如皮膚、肺和腸道,在人體的免疫防御、炎癥反應、組織修復、免疫調(diào)節(jié)以及疾病發(fā)展等多個生物學過程中,巨噬細胞都扮演著至關(guān)重要的角色。

 

原代人類巨噬細胞很難從組織中分離出足夠數(shù)量的巨噬細胞,并且在培養(yǎng)中不增殖。單核細胞衍生的巨噬細胞提供了一種的替代品,因為人血液中的單核細胞很容易大量獲得,并且可以在體外分化為巨噬細胞。

 

02

巨噬細胞的生物學功能


 
01
 
吞噬作用

巨噬細胞通過其表面的受體識別并吞噬病原體和死亡的細胞殘骸。這一過程不僅有助于清除感染,更是防止了這些物質(zhì)在體內(nèi)積累,從而可能引發(fā)炎癥或其他問題。

02
 
抗病原體防御

巨噬細胞通過產(chǎn)生殺滅微生物的化學物質(zhì)(如活性氧和氮氧化物)以及調(diào)節(jié)炎癥反應的細胞因子和化學因子,對抗病原體。

03
 
炎癥調(diào)節(jié)

巨噬細胞在炎癥反應中發(fā)揮復雜作用。它們不僅可以促進炎癥通過釋放促炎細胞因子如腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素1(IL-1),還可以通過產(chǎn)生抗炎細胞因子(如IL-10和TGF-β)來抑制炎癥。

04
 
組織修復和重建

在炎癥反應后,巨噬細胞通過分泌各種生長因子幫助組織修復和再生。清除損傷后的殘余同時促進新組織的形成。

05
 
免疫調(diào)節(jié)

巨噬細胞通過呈遞抗原給T細胞,促進特異性免疫應答。同時,它們通過分泌各種細胞因子調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的其他成分,如調(diào)控T細胞和B細胞的活動。

03
 
與疾病的關(guān)聯(lián)

巨噬細胞在多種疾病的發(fā)展中扮演著重要角色,包括感染性疾病、自身免疫疾病、腫瘤以及如動脈粥樣硬化等慢性炎癥性疾病。

 


03

巨噬細胞分類

根據(jù)其活化狀態(tài)和功能的不同,巨噬細胞可以分為M1型和M2型兩大類。這兩種亞型在免疫反應和炎癥調(diào)節(jié)中發(fā)揮著不同的作用。

 


 

M1型巨噬細胞

M1型巨噬細胞主要受到如干擾素γ(IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)等細胞因子的刺激,具有促炎性特點。它們具有強烈的抗微生物活性,能夠產(chǎn)生氧自由基和炎癥因子,參與殺傷和清除細菌、病毒等病原微生物。

 

M1型巨噬細胞參與機體的免疫防御和炎癥反應,促進炎癥和免疫細胞的浸潤,協(xié)助清除感染和損傷的組織,促進免疫炎癥反應的發(fā)生和維持。

 
 
 
 

M2型巨噬細胞

M2型巨噬細胞主要受到如白細胞介素-4(IL-4)和白細胞介素-13(IL-13)等細胞因子的刺激,具有抗炎和修復特點。它們參與組織修復和再生過程,促進抗炎反應和免疫調(diào)節(jié)。

 

M2型巨噬細胞在炎癥后期和組織修復階段發(fā)揮重要作用,促進炎癥的解析和組織修復,調(diào)節(jié)免疫應答的平衡,促進組織再生和修復。


圖1.活化巨噬細胞的主要巨噬細胞極化狀態(tài)總結(jié)[1]

 
 
 


 

04

巨噬細胞的體外分離、培養(yǎng)及誘導分化

01

分離方法

1.1

從外周血分離

單核細胞的分離:使用密度梯度離心(如Ficoll-Paque)分離外周血單核細胞(PBMCs)。血液樣本加入到Ficoll上層,經(jīng)離心后,單核細胞會位于血漿和Ficoll層之間。

 

巨噬細胞的分離:從PBMCs中分離出單核細胞后,可以通過塑料黏附法進一步分離出單核前體細胞。單核細胞在塑料培養(yǎng)皿中培養(yǎng)數(shù)小時,非黏附細胞被去除,剩余黏附的細胞主要是單核前體細胞。

1.2

從組織中分離

組織樣本經(jīng)機械和/或酶處理(如膠原酶和DNA酶)分解成單細胞懸液。通過密度梯度離心或負選擇法(使用抗體和磁珠)去除非目標細胞,收集巨噬細胞。

 


 


02

培養(yǎng)方式

常用的培養(yǎng)基包括RPMI 1640或IMDM,通常需要添加10%的胎牛血清(FBS)、1%青霉素/鏈霉素和必要的生長因子。培養(yǎng)條件通常是37°C、5% CO2的恒溫箱中。

 

03

誘導分化方法

3.1

從單核前體細胞分化

使用M-CSF:在培養(yǎng)基中加入巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF),通常濃度為20-50 ng/mL,連續(xù)培養(yǎng)7-10天,促使單核前體細胞分化成巨噬細胞。


使用GM-CSF:使用粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)也可以誘導巨噬細胞的分化,尤其是傾向于產(chǎn)生M1型(促炎型)巨噬細胞。

3.2

表型和功能的進一步調(diào)控

M1型巨噬細胞:可以通過在培養(yǎng)基中加入IFN-γ(干擾素-γ)和LPS(脂多糖)來誘導。


M2型巨噬細胞:通過添加IL-4和IL-13等抗炎細胞因子誘導。

 

這些方法使得研究者能夠在體外條件下研究巨噬細胞的多種生物學功能和它們在病理狀態(tài)下的行為。每一步的具體操作條件(如細胞密度、培養(yǎng)時間、添加因子的濃度等)可能需要根據(jù)實驗的具體目的進行優(yōu)化。


表1.巨噬細胞培養(yǎng)及誘導條件

細胞來源

培養(yǎng)基

初始加入

M1極化

M2極化

THP-1細胞

RPMI 1640

100 ng/ml PMA

20 ng/ml IFN-γ、

100 ng/ml LPS

20 ng/ml IL-4、

20 ng/ml IL-13

PBMCs(單核細胞來源巨噬細胞MDM)

RPMI 1640

50 ng/mL G-CSF

或50 ng/mL M-CSF

10 ng/ml LPS、

50 ng/ml IFN-γ

20 ng/ml IL-4、

20 ng/ml IL-10

骨髓來源巨噬細胞BMDM

IMDM

10ng/ml M-CSF

100 ng/ml LPS

(可加50 ng/ml IFN-γ)

10 ng/ml IL-4

(可加10 ng/ml IL-13)






















 
05

相關(guān)產(chǎn)品推薦

分類

種屬

貨號

規(guī)格

PMA

PMA(TPA)

佛波肉荳蔻醋酸

50601ES

1 mg

G-CSF

Human

91101ES

2μg/10μg/ 50μg/ 100μg

Mouse

91107ES

2μg/ 10μg/50μg/100μg/500μg

 

M-CSF

Human

91103ES

10μg/100μg/500μg

Mouse

91109ES

10μg/100μg/ 500μg

 

GM-CSF

Human

91102ES

5μg /50μg/100μg/ 500μg

Mouse

91108ES

5μg /50μg/ 100μg/ 500μg

IFN-γ

Human

91207ES

20μg /50μg/ 100μg/ 500μg

Mouse

91212ES

5μg /50μg/ 100μg/ 500μg

IL-4

Human

90105ES

5μg /50μg/ 100μg/ 500μg

Mouse

90144ES

5μg / 100μg/ 500μg

IL-10

Human

90109ES

2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg

Mouse

90149ES

2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg

IL-13

Human

90112ES

2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg

Mouse

90151ES

2μg/ 10μg/ 50μg/ 100μg/ 500μg

 











































翌圣生物提供一系列與巨噬細胞培養(yǎng)相關(guān)的HiActive®高活性細胞因子產(chǎn)品,以支持巨噬細胞研究。

 

HiActive®高活性細胞因子: 每個細胞因子生物活性均經(jīng)過驗證,保證細胞因子的高活性。

 


活性驗證:

 Human IFN-γ

Figure 2. The ED50 as determined by a cytotoxicity assay using human HT-29 cells is 0.54-0.60 ng/mL, corresponding to a specific activity of> 1.6×106 IU/mg. 

 

Human IL-4

Figure 3. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using human TF-1 cells is less than 0.1 ng/mL,corresponding to a specific activity of >1 × 107 IU/mg. 

 

Human IL-10

Figure 4. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using murine MC/9 cells is less than 0.1 ng/mL, corresponding to a specificactivity of > 1.0×107 IU/mg.

 

引用文獻

[1]Atri C, Guerfali FZ, Laouini D. Role of Human Macrophage Polarization in Inflammation during Infectious Diseases. Int J Mol Sci. 2018 Jun 19;19(6):1801. 



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